当前课程知识点：应对气候变化的中国视角 > 第二章 气候变化科学的发展 > 第三节 气候系统变暖和极端事件 > 第三节：气候系统变暖和极端事件
同学们 下一节的题目叫
气侯系统变暖和极端事件
这一节主要介绍
由于人类生产活动排放温室气体和各种化学物质
以及人类不合理的土地利用等等
排放温室气体造成全球变暖
它的科学道理 它的历史沿革
以及它的影响会造成什么样的极端天气气侯事件
第五次评估报告100多万字
很厚的一本科学报告
那么加上第二 第三工作组的报告
摞起来很厚
科学家做了大量的工作
但是最大的难度就是把这样如此巨厚的科学文件
最后以三句话来表现出来
这三句话给了我们人类非常重要的三个关键信息
第一句话他说 “人类对气候系统的影响是明显的”
IT is clear 是显而易见的
这个人类对气候系统的影响是指
人类活动排放温室气体
以及土地利用变化等造成的影响 是毋庸置疑的
第二句话是“
人类对气候的干扰越大 则面临的风险越高
受到的影响也更加广泛和不可逆”
那么面临的风险是什么意思呢
是我们人类社会面临的风险 就更高了
我们受到的影响有些是很大
有些甚至不可逆的
比如说由于人类排放温室气体
造成的海水 海洋变暖
海平面上升
即便现在我们不排放温室气体
那么海平面上升还持续上千年的时间
所以说这个过程是不可逆的
第三句话说“但是我们还有希望”
如果我们采取措施限制气候变化
我们还是有可能建立一个更加繁荣、可持续的未来
我们的子孙后代
还可以在这个绿色星球上很好的生活
我们看一看 发生了哪些变化
首先在气候系统内部
我们科学家根据精确的器测资料
测量到五大圈层的变化
比如大气圈 说过去三个连续10年
暖于1850年有气象记录以来的任何一个10年
这三个10年在我这个图里面你可以看到
就是第一个10年 第二个10年 第三个10年
连续三个10年 一个10年比一个10年高
而且我们也知道2014和2015年全球年平均气温
2015年达到了有气象记录以来最暖的一年
那么这个记录是靠证据来自于多项
并且独立观测到的气候系统的各个要素所证明了的
这个图里面显示
气候系统包括大气圈 水圈 冰冻圈
以及岩石圈 生物圈五个圈层
你看所有箭头无论向上 向下都表示变暖
你比如说这个地方说海冰的范围在下降
就是海冰的范围在缩小
说明开放的水变多了
冰冻圈就变暖
再比如说海洋表面的温度上升
说明水圈则变暖
再比如说地表上空 陆地上空的温度箭头向上 上升
大气圈则变暖
再比如说冰川
它的冰量体积在下降
说明它冰冻圈在变暖
所以这些东西则证明整个气候系统在变暖
在水圈里面我们可以看到
海洋的热含量增加
这个里面五套数据弥补了它的不足
你可以看到自上个世纪中叶以来
海洋热含量逐渐上升的
其中有一个数据说
从1971年到2010年
海洋上层的热含量可能增加了17x1022焦耳
而且说海洋上层热含量增加的比较慢
这和过去1998年到2013年这个期间
全球气候变暖的速率在减小
有一定的关系
水圈
我们也得到了一个非常令人兴奋的一些资料
说气候系统增加的纯能量中到哪里去了
分别被水圈等吸收了
你比如说这个里面给出了
我们多余的热量哪里去了呢
说海洋吸收了93%
其中这个上部海洋是指表层
上部700米的海洋吸收了60%的热量
700米以下的海洋大约吸收了33%的含量
这样100减93 还有7%
这7%哪里去了呢
3%被冰冻圈吸收
使得冰冻圈融化
3%被陆地生态系统吸收
陆地生态系统发生了变化
只有1%用来加入了大气圈
我们全球地表平均温度
在过去百年当中上升了0.8到0.9度
我们再看看冰冻圈
1979年以来 北极的海冰范围明显缩小
冰冻圈变暖了
而且它缩小的速率是这样的
它说1979年到2012年北极年平均海冰的范围
以每10年减少3.5%到4.1%的比率平方公里
这样的速率来减小
那么冰冻圈另外一个方面
就是山地冰川和南极冰盖 格陵兰冰盖
我们说全球山地冰川的冰量的损失也可能增加
给了两个数据 一个说1971年到2009年
每年损失的冰量是226个Gt
到了1993年到2009年
其中后面的这十来年变成了275个Gt每年
量是增加的
同样的道理
格陵兰冰盖和南极冰盖
它的冰量的损失也是加速的
比如格陵兰冰盖
它的冰量的损失从1992到2001年
是每年三四个Gt大幅度的增加
到2002到2011年的215个Gt
这数量级的增加
说明南极冰盖和格陵兰冰盖一样
都在迅速的冰量减少
什么原因造成的呢
我们认为是大气中的温室气体造成的
温室效应造成的
这是主要的原因
那么这个记录我们在目前的科技界唯一的一个来源
就是来自于南极冰盖和格陵兰冰盖的冰芯里面测到的
所谓冰芯就是在南极冰盖 格陵兰冰盖
通过特殊的钻具提取一个柱状的冰体
从底部一直提上去
然后我们根据现代化的测试工具
测量它里面的气泡和各种杂质
确定年龄确定不同时代的冰类气泡里面的
甲烷 二氧化碳等温室气体
看一下这个图
我们看一下就是说这个图是从南极洲
就是冰穹C这个顶部
还有欧洲共同体各国联合起来打的一个冰芯
它得到了至少过去80万年以来
大气圈当中 古大气圈当中
二氧化碳浓度变化的规律
你看这个图
我们说过去的80万年
这个横坐标是800
乘上一个1000 就是80万年
你可以看一看
它是由我们称为一个 两个 三个
四个 五个 六个 七个八个旋回
大概平均下来每10万年一个旋回
这个正好是地球绕太阳旋转这个轨道
10万年一个周期的变化造成的
那么我们得到这个年平均的
2014年年平均的浓度达到的一个数值
特别是二氧化碳和工业化之前比的话 增加了41%
与原来的280左右增加到了现在的将近400
那么二氧化碳也好 甲烷也好
都是重要的温室气体
它在一定量的时候
它是气候保持一个比较平和 可持续的一个状态
当二氧化碳在大气中急剧增加的时候
会产生温室效应
温室效应是物理学家发明的
早在1824年法国物理学家傅立叶
就提出了温室效应的概念
他说太阳辐射是地球能量的主要来源
地球的温度并没有持续上升
那么地球也必须把同等能量值的能量反射回太空
这样才可以保持行星是一个能量平衡、收支平衡的状态
在计算被反射回太空的能量时
得到的地球温度是零度以下
而不是实际观测到的现在大约正15度左右
他们感到很纳闷
他们假设大气层作为一个保暖层
保存了地球热量 使得长波辐射不能射出
所以傅立叶把这一个假设称为温室效应
形象的比喻大气层就像一个玻璃罩一样
阻止了红外辐射 也就是长波辐射的反射
1949年爱尔兰科学家丁德尔制造了分光光度计
它可以测量各种气体对辐射的吸收作用
他发现氧气 氢气 氮气
在空气中的主要成分并不吸收太阳光线
所以太阳光线进出大气圈
在这些气体里面来去自由
但是二氧化碳 甲烷 氧化亚氮和水汽等气体
它不阻挡短波辐射的进入
但是当长波辐射反射的时候
你大气圈当中的二氧化碳 甲烷 氧化亚氮和水汽
却能够吸收红外辐射
保存的热量造成了温室效应
这正好是傅立叶二十几年前谈到的温室气体
所以我们把二氧化碳 甲烷 氧化亚氮和水汽称为温室气体
我要特别强调水汽叫做vapor
它是温室气体
而水蒸气steam 它不是温室气体
那么这就涉及到一个碳
我们认为温室气体里面碳是元凶
甲烷也好 二氧化碳也好
碳是占主要成分
所以IPCC第五次评估报告
第一工作组给了一个最新的结果
他是1750年到2011年
也就是人类工业化以来到2011年期间
化石燃料燃烧和水泥生产
释放大气中的二氧化碳排放了大概375Gt的碳
另外毁林和土地利用变化也释放了180个Gt
加起来是555个Gt
那么这是收入 哪里去了呢
三分天下
其中大气圈拿走了250个Gt
海洋吸收了155个Gt
自然生态系统吸入了150个Gt
那么大气圈这250个Gt尽管处于动态变化之中
它的增加造成了温室效应
使得全球变暖
当然这有一个小故事了
我们怎么知道
过去几十年 几万年 几十万年前古大气的成分呢
世界上只有一种解释就是冰芯
这位专家手里面拿的这个就叫做冰芯
他是通过一种特殊的钻具
在南极冰盖和格陵兰冰盖钻取的冰体的样本
那么这个是上个世纪60年代开始
法国和前苏联专家在苏联东方站打钻的一个实体照片
我们知道所谓冰川和冰盖
这个冰川 冰体是年复一年的降雪累积
不经过相变
在重力作用下雪演变成了冰川冰
在演变成冰川冰的过程当中
你可以看到空气被裹挟到气体里面
先经过密实化作用
到了后期的话
就被完全封闭到冰体之间
你可以看看这个冰体
这个冰里面就有很多bubble 很多气泡
最后它会压到晶体的晶界线
晶体颗粒的晶界上
当你把这个冰芯融化的时候
比如说你拿一杯水
你把这个冰芯放冰川 冰体放进去
你就可以听见噼里啪啦 噼里啪啦的响声
这是高压气泡释放古大气的一个证据
科学家说这很好
这我们能够知道过去大气中的气体是个什么样
所以这批科学家 Claude Lorius他们这一批科学家
还有Dansgaard 、Oeschger这些人
他们的共同努力在上个世纪80年代
他们通过超恒量分析获得了过去几十万年
进而获得了过去80万年古大气中二氧化碳浓度的变化
以及和全球变化做了解释
这个图显示的是晶体界面之间各种杂质
包括外太空来的很多微粒都能表现出来
所以我们说 做一个总结
就是人类活动的气候的总体的影响是增暖的
我们做了这么一个表 这个表我们叫辐射平衡
这里面这个表看左面
这一部分是人类活动长寿命的气体
他是经过充分混合的
这一部分是短寿命的气体
这一部分的话是太阳光照的变化
那么我们可以看到
我们以临线作为中心线
所谓的radiative forcing 我们称之中文翻译成辐射强迫
它单位是每平方米瓦
在下面可以看到 每平方米瓦
这是自1750年以来
我们可以通过冰芯等等定年可以得到
过去200多年以来
我们可以看一看
这个二氧化碳它影响的温室效应的辐射强迫
大概是1.68每平方米瓦
它是最大的一个量
这个中线右面都是正的辐射强迫 说明变暖
它的左面是负的辐射强迫 是变冷
它们二者代数和总的结果是变暖
总体上是增暖
从下面这个红点来看
最下面是1950
从1750年到1950年 两百年
你可以看到辐射强迫
总的大概增加0.6左右 0.57 0.6左右
当1980年过了30年翻了一番
又到了2011年 大约又过了30年
又从1.25变成了2.23
又几乎翻了一番
说明全球变暖是加速的
所以这个图是我们全球气候变暖最重要的一张图
这从IPCC成立以来
第一工作组在第一 第二 第三 第四 第五次评估报告中
每次都对这个图做了丰富
如果你是一名感兴趣的科学家
你可以调出它的资料
你可以看到20多年以来
五次评估报告对于辐射强迫的认知是多么的快速
但是我们要承认
这里面还有不确定的东西
比如说我们给出了一个bar
这个东西表示说它有不确定性
我们还给出了一个后面的这个方括号
比如说1.68 它是1.32到2.03
这个间距越大 说明不确定性越大
间距小 说明不确定性比较小
所以我们科学家的目的
我们科学家的使命就是要减少这一类的不确定性
从而增加它的信度。
-第一节 全球应对气候变化的新形势
-第一章--第一节 全球应对气候变化的新形势
-第二节 全球应对气候变化的进程与行动
-第一章--第二节 全球应对气候变化的进程与行动
-第三节 中国应对气候变化的目标和战略
-第一章--第三节 中国应对气候变化的目标和战略
-第四节 中国当前应对气候变化的政策和措施
-第一章--第四节 中国当前应对气候变化的政策和措施
-第一节 天气、气候、气候系统和气候系统变化
-第二节 政府间气候变化专门委员会和气候变化科学
-第三节 气候系统变暖和极端事件
-第四节 气候模式和社会经济情景
-第五节 适应、减缓和可持续发展相协调的路径
-第六节 气候变化科学的未来
-本章习题--作业
-第一节 概念与方法
-第一节 概念与方法--作业
-第二节 气候变化的自然原因
--第三章 气候变化的成因与预估 第二节 气候变化的自然原因
-第二节 气候变化的自然原因--作业
-第三节 人类活动与气候变化
--第三章 气候变化的成因与预估 第三节 人类活动与气候变化
-第三节 人类活动与气候变化--作业
-第四节 排放情景与气候变化预估
--第三章 气候变化的成因与预估 第四节 排放情景与气候变化预估
-第四节 排放情景与气候变化预估--作业
-第一节 概念与方法
--概念与方法
-第一节 概念与方法--作业
-第二节 气候变化对全球的影响
-第二节 气候变化对全球的影响--作业
-第三节 气候变化对中国的影响
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-第三节 气候变化对中国的影响--作业
-第四节 气候变化适应与风险管理
-第四节 气候变化适应与风险管理--作业
-第一节 各国自主决定贡献（INDCs）及其评估
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-第一节 各国自主决定贡献（INDCs）及其评估--作业
-第二节 各国目前采取的国内减排行动及其政策工具
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-第二节 各国目前采取的国内减排行动及其政策工具--作业
-第三节 新气候经济：实现经济增长与应对气候变化能否双赢
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-第三节 新气候经济：实现经济增长与应对气候变化能否双赢--作业
-第四节 中国与新气候经济
--Video
-第一节 气候变化背景介绍
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-第一节 气候变化背景介绍--作业
-第二节 气候变化的进程
--Video
-第二节 气候变化的进程--作业
-第三节 应对气候变化的新篇章
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-第三节 应对气候变化的新篇章--作业
-第四节 我国应对气候变化的行动
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-第四节 我国应对气候变化的行动--作业
-第一节 中国INDC单位GDP的二氧化碳排放目标和与发达国家的比较
--第七章第一小节：中国INDC单位GDP的二氧化碳排放目标和与发达国家的比较
-第一节 中国INDC单位GDP的二氧化碳排放目标和与发达国家的比较--作业
-第二节 中国INDC非化石能源的增长目标和与发达国家的比较
--第七章第二小节：中国INDC非化石能源的增长目标和与发达国家的比较
-第二节 中国INDC非化石能源的增长目标和与发达国家的比较--作业
-第三节 中国INDC二氧化碳排放达峰的目标和与发达国家的比较
--第七章第三小节：中国INDC二氧化碳排放达峰的目标和与发达国家的比较
-第七章-中国INDC二氧化碳排放达峰的目标和与发达国家的比较
-第四节 中国实现INDC的政策和行动支持
-第四节 中国实现INDC的政策和行动支持--作业
-第一节 创新发展路径
--创新发展之路
-第二节 能源革命
--能源革命
-第一节 我国低碳发展转型的三个阶段及其特征
-第一节 我国低碳发展转型的三个阶段及其特征--作业
-第二节 我国低碳发展转型的政策措施及结果
-第二节 我国低碳发展转型的政策措施及结果--作业
-第三节 我国未来低碳发展转型新特点
-第三节 我国未来低碳发展转型新特点--作业
-第四节 我国低碳发展转型的新战略和新政策
-第四节 我国低碳发展转型的新战略和新政策--作业
-第一节 城市的发展对气候变化的影响
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-第二节 气候变化对于城市和城市发展的影响
--Video
-第三节 城市的节能、降碳，减缓气候变化
--Video
-第四节 城市如何适应气候变化
--Video
-第一节 气候变化与空气污染问题的排放协同
--排放协同
-第十一章--第一节 气候变化与空气污染问题的排放协同
-第二节 气候变化与空气污染问题的效应协同
--效应协同
-第二节 气候变化与空气污染问题的效应协同--作业
-第三节 气候变化与空气污染问题的治理协同
--治理协同
-第三节 气候变化与空气污染问题的治理协同--作业
-第一小节：气候系统与气候变化
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-第一小节：气候系统与气候变化--作业
-第二小节：政府间气候变化专门委员会及其评估报告
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-第二小节：政府间气候变化专门委员会及其评估报告--作业
-第三小节：过去的气候变化
--Video
-第三小节：过去的气候变化--作业
-第四小节：现代全球气候变化
--Video
-第四小节：现代全球气候变化--作业
-第五小节：现代中国气候变化
--Video
-第五小节：现代中国气候变化--作业
-第一节：全球合作应对气候变化的基础
-第一节：全球合作应对气候变化的基础--作业
-第二节：应对气候变化国际制度的架构
--Video
-第二节：应对气候变化国际制度的架构--作业
-第三节：联合国公约渠道下应对气候变化国际制度的演进
--Video
-第三节：联合国公约渠道下应对气候变化国际制度的演进--作业
-第四节：巴黎气候变化大会的焦点问题及预判
--Video
-第四节：巴黎气候变化大会的焦点问题及预判--作业
